機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)用偏心擺動(dòng)型減速的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能夠抑制機(jī)器人的作業(yè)精確度下降的同時(shí)更有效地緩解發(fā)熱問題的機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)用偏心擺動(dòng)型減速機(jī)。本發(fā)明的機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)用偏心擺動(dòng)型減速機(jī)（G4）驅(qū)動(dòng)機(jī)器人關(guān)節(jié)且具備內(nèi)齒輪（22）、及與該內(nèi)齒輪具有極少的齒數(shù)差且擺動(dòng)的同時(shí)與該內(nèi)齒輪內(nèi)嚙合的外齒輪（20），該減速機(jī)（G4）中，第1輪架即輸出軸（34）的轉(zhuǎn)速為50rpm以上，運(yùn)轉(zhuǎn)率為20%ED以上，空轉(zhuǎn)落入大于1arcmin且3arcmin以下的范圍。
【專利說明】機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)用偏心擺動(dòng)型減速機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請主張基于2013年2月25日申請的日本專利申請第2013-035220號(hào)的優(yōu)先權(quán)。其申請的全部內(nèi)容通過參考援用于本說明書中。
[0002]本發(fā)明涉及一種機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)用偏心擺動(dòng)型減速機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0003]專利文獻(xiàn)I中公開有用作驅(qū)動(dòng)機(jī)器人關(guān)節(jié)的偏心擺動(dòng)型減速機(jī)。該減速機(jī)具有內(nèi)齒輪、及與該內(nèi)齒輪具有極少的齒數(shù)差(例如I?5左右)且擺動(dòng)的同時(shí)與該內(nèi)齒輪內(nèi)嚙合的外齒輪。內(nèi)齒輪或外齒輪中的任一個(gè)的自轉(zhuǎn)受到限制，該內(nèi)齒輪與外齒輪的相對旋轉(zhuǎn)作為輸出從另一側(cè)取出，機(jī)器人關(guān)節(jié)被驅(qū)動(dòng)。
[0004]在偏心擺動(dòng)型減速機(jī)中，已知有將用于使外齒輪擺動(dòng)的偏心體具備在貫穿外齒輪的軸心位置的偏心體軸上的類型、及將該偏心體具備于在從外齒輪的軸心位置偏移的位置設(shè)置有多個(gè)的偏心體軸上的類型。
[0005]偏心擺動(dòng)型減速機(jī)能夠由一級就可得到高減速比，因此可作為要求緊湊性的機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)用而廣泛應(yīng)用。
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開2006-263878號(hào)公報(bào)
[0007]為了提高機(jī)器人的生產(chǎn)性，需要進(jìn)一步加速該機(jī)器人的作業(yè)速度(輸出軸的轉(zhuǎn)速)，并且進(jìn)一步增加作業(yè)時(shí)間(運(yùn)轉(zhuǎn)率)。另一方面，為了進(jìn)行更高精確度的定位作業(yè)，需要將減速機(jī)的齒隙和空轉(zhuǎn)設(shè)定得更小。
[0008]這些傾向均使減速機(jī)在發(fā)熱方面接近更苛刻的狀態(tài)，因此，近年來應(yīng)對驅(qū)動(dòng)機(jī)器人關(guān)節(jié)的減速機(jī)的發(fā)熱的對策逐漸成為較大的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]本發(fā)明是為了在機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)用偏心擺動(dòng)型減速機(jī)中，進(jìn)一步緩解這種與發(fā)熱相關(guān)的問題而完成的，其課題在于提供一種能夠抑制機(jī)器人的作業(yè)精確度下降的同時(shí)更有效地緩解發(fā)熱問題的機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)用偏心擺動(dòng)型減速機(jī)。
[0010]本發(fā)明通過設(shè)為如下結(jié)構(gòu)來解決上述目的，即機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)用偏心擺動(dòng)型減速機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人關(guān)節(jié)且具備內(nèi)齒輪、及與該內(nèi)齒輪具有極少的齒數(shù)差且在擺動(dòng)的同時(shí)與該內(nèi)齒輪內(nèi)嚙合的外齒輪，該減速機(jī)中，輸出軸的轉(zhuǎn)速為50rpm以上，運(yùn)轉(zhuǎn)率為2096ED以上，空轉(zhuǎn)落入大于Iarcmin且3arcmin以下的范圍。
[0011]
【發(fā)明者】們對于機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)用偏心擺動(dòng)型減速機(jī)，關(guān)于其發(fā)熱狀況與減速機(jī)的各種條件的關(guān)系進(jìn)行了詳細(xì)的試驗(yàn)。
[0012]其結(jié)果，如后面詳述，關(guān)于為了維持作業(yè)精確度(機(jī)器人的定位精確度)，以往理所當(dāng)然地抑制成較小的空轉(zhuǎn)，得到如下見解:該空轉(zhuǎn)的縮小與發(fā)熱的增大根據(jù)條件并非一定為簡單的“權(quán)衡”關(guān)系(若空轉(zhuǎn)縮短則發(fā)熱增大，若空轉(zhuǎn)變大則發(fā)熱也減小僅僅這種簡單的關(guān)系并不是始終成立)。[0013]本發(fā)明是根據(jù)該研究結(jié)果而完成的，提出了可在抑制機(jī)器人的作業(yè)精確度的下降的同時(shí)，更有效地緩解發(fā)熱問題的結(jié)構(gòu)。
[0014]發(fā)明效果
[0015]根據(jù)本發(fā)明，能夠獲得能夠抑制機(jī)器人的作業(yè)精確度下降的同時(shí)更有效地緩解發(fā)熱問題的機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)用偏心擺動(dòng)型減速機(jī)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是組裝有本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的偏心擺動(dòng)型減速機(jī)的工業(yè)用機(jī)器人的手腕部分的剖視圖。
[0017]圖2是組裝于圖1的手腕部分的偏心擺動(dòng)型減速機(jī)的整體圖。
[0018]圖3是表示具備圖1的手腕部分的工業(yè)用機(jī)器人的整體概要的示意圖。
[0019]圖4是表示空轉(zhuǎn)-無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的試驗(yàn)結(jié)果的一例的曲線圖。
[0020]圖5是表示空轉(zhuǎn)-無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的試驗(yàn)結(jié)果的另一例的曲線圖。
[0021 ] 圖6是用于說明空轉(zhuǎn)的說明圖。
[0022]圖中:R1_工業(yè)用機(jī)器人，Gl?G6-第I?第6減速機(jī)，Jl?J6-第I?第6關(guān)節(jié)，11?16-第I?第6臂，17-輸入軸(輸入側(cè))，20-外齒輪，22-內(nèi)齒輪，24-外殼，26-偏心體，32-銷狀部件，34-第I輪架(輸出側(cè))。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下，根據(jù)附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式的一例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0024]圖1是組裝有本發(fā)明的實(shí)施方式的一例所涉及的偏心擺動(dòng)型減速機(jī)的工業(yè)用機(jī)器人的手腕部分的剖視圖，圖2是組裝于圖1的手腕部分的該偏心擺動(dòng)型減速機(jī)的整體圖，圖3是表示所述工業(yè)用機(jī)器人的整體概要的示意圖。
[0025]首先，從工業(yè)用機(jī)器人Rl的整體概要開始進(jìn)行說明。
[0026]該工業(yè)用機(jī)器人Rl在地面19上具有基座10，從該基座10開始交替連結(jié)有第I?第6關(guān)節(jié)Jl?J6與第I?第6臂11?16。第I?第6臂11?16經(jīng)由第I?第6關(guān)節(jié)Jl?J6被驅(qū)動(dòng)馬達(dá)及減速機(jī)(圖3中省略圖示)驅(qū)動(dòng)。
[0027]S卩，本實(shí)施方式的工業(yè)用機(jī)器人Rl的第I臂11能夠經(jīng)由第I關(guān)節(jié)Jl在基座10上以鉛垂的軸心CLl為中心自轉(zhuǎn)，負(fù)責(zé)工業(yè)用機(jī)器人Rl整體圍繞軸心CLl回轉(zhuǎn)。第2臂12能夠經(jīng)由第2關(guān)節(jié)J2并以該第2關(guān)節(jié)J2作為支點(diǎn)在包含第I臂11的軸心CLl的面內(nèi)(鉛垂面內(nèi))擺動(dòng)，主要負(fù)責(zé)第6臂16相對于被作業(yè)體的前后移動(dòng)。第3臂13能夠經(jīng)由第3關(guān)節(jié)J3并以該第3關(guān)節(jié)J3作為支點(diǎn)在包含第2臂12的軸心CL2的面內(nèi)(鉛垂面內(nèi))擺動(dòng)，主要負(fù)責(zé)第6臂16的上下移動(dòng)。
[0028]另一方面，第4臂14能夠經(jīng)由第4關(guān)節(jié)J4并以與第3臂13的軸心CL3同軸的軸心CL4為中心進(jìn)行自轉(zhuǎn)。第5臂15能夠經(jīng)由第5關(guān)節(jié)J5并以該第5關(guān)節(jié)J5作為支點(diǎn)在包含第4臂14的軸心CL4的面內(nèi)擺動(dòng)。第6臂16能夠經(jīng)由第6關(guān)節(jié)J6并以與第5臂15的軸心CL5同軸的軸心CL6為中心自轉(zhuǎn)。
[0029]在第6臂16的前端安裝有用于進(jìn)行預(yù)定作業(yè)的焊接工具、保持工具、及涂裝工具等各種工具18。根據(jù)以上結(jié)構(gòu)，安裝有工具18的第6臂16具有6個(gè)自由度，能夠在3維方向上自由移動(dòng)的同時(shí)相對于被作業(yè)體以任意的位置及姿勢進(jìn)行接觸、吸附或噴涂等作業(yè)。
[0030]一般，到第I?第3臂11?13為止被稱作基本3軸，第4?第6臂14?16被稱作手腕3軸。構(gòu)成基本3軸的第I?第3臂11?13主要進(jìn)行構(gòu)成手腕3軸的第4?第6臂14?16的空間定位,構(gòu)成手腕3軸的第4?第6臂14?16更具體地確定第6臂16相對于被作業(yè)體的位置和角度。
[0031]基本3軸(第I?第3臂11?13)需要比手腕3軸(第4?第6臂14?16)更大的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。因此，一般組裝于基本3軸(第I?第3臂11?13)的第I?第3關(guān)節(jié)Jl?J3的減速機(jī)的大小(內(nèi)齒輪的內(nèi)徑)大于組裝于手腕3軸(第4?第6臂14?16)的第4?第6關(guān)節(jié)J4?J6的減速機(jī)的大小。并且，基本3軸更緩慢地移動(dòng)，因此減速機(jī)的輸出軸的轉(zhuǎn)速比手腕3軸慢。并且，例如，基本3軸動(dòng)作I次而停止的情況較多，因此減速機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率不會(huì)太高，但手腕3軸比基本3軸更頻繁地動(dòng)作的情況較多，因此減速機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率較高。
[0032]在此，減速機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率根據(jù)各關(guān)節(jié)的減速機(jī)計(jì)算。具體而言，是作為運(yùn)轉(zhuǎn)率的計(jì)算對象的減速機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間TJ相對于機(jī)器人本身的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間TR的比率，以(運(yùn)轉(zhuǎn)率)=(TJ/TR) XlOO (96ED)計(jì)算。另外，機(jī)器人本身的移動(dòng)時(shí)間TR能夠定義為機(jī)器人的電源開啟的時(shí)間，或驅(qū)動(dòng)各關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)源(伺服馬達(dá))的電源開啟的時(shí)間。由此，機(jī)器人對某一工件進(jìn)行作業(yè)，等待設(shè)置下一個(gè)工件的待機(jī)時(shí)間也包含在機(jī)器人本身的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間TR內(nèi)。并且，減速機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間TJ能夠定義為驅(qū)動(dòng)作為運(yùn)轉(zhuǎn)率的計(jì)算對象的減速機(jī)的時(shí)間，或驅(qū)動(dòng)該減速機(jī)的驅(qū)動(dòng)源(伺服馬達(dá))進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的(旋轉(zhuǎn)控制的)時(shí)間。該運(yùn)轉(zhuǎn)率越高，散熱時(shí)間與發(fā)熱時(shí)間相比越短，因此減速機(jī)容易成為過熱的狀況。
[0033]圖1是圖3的工業(yè)用機(jī)器人Rl的手腕(3軸)部分的剖視圖，圖2是組裝于該手腕部分的(實(shí)施方式的一例所涉及的)偏心擺動(dòng)型減速機(jī)的整體圖。
[0034]參考圖1，如前述，構(gòu)成手腕的第4?第6臂14?16通過第4?第6關(guān)節(jié)J4?J6連結(jié)。另外，本實(shí)施方式中手腕的關(guān)節(jié)為3個(gè)，但不限于此，也可由4以上或2以下的關(guān)節(jié)構(gòu)成。這些第4?第6關(guān)節(jié)J4?J6分別具備有減速機(jī)G4?G6。在第4關(guān)節(jié)J4上設(shè)置有減速機(jī)G4，在第5關(guān)節(jié)J5上設(shè)置有減速機(jī)G5 (僅圖示外觀)，在第6關(guān)節(jié)J6上設(shè)置有減速機(jī)G6。
[0035]手腕的另一減速機(jī)G5、G6及圖1中未圖示的第I?第3關(guān)節(jié)Jl?J3的減速機(jī)Gl?G3也為細(xì)微部分不同，但基本上大致相同的結(jié)構(gòu)。因此，將減速機(jī)G4作為代表例進(jìn)行說明，對其他減速機(jī)Gl?G3、G5、G6的實(shí)際上相同或功能上類似的主要部件附加相同元件符號(hào)，省略對每個(gè)減速機(jī)的重復(fù)說明。
[0036]在第4臂14內(nèi)配置有與未圖示的馬達(dá)的馬達(dá)軸連結(jié)的驅(qū)動(dòng)軸21，與該驅(qū)動(dòng)軸21焊接的輸入環(huán)21A通過花鍵17A與減速機(jī)G4的輸入軸17連結(jié)。
[0037]參考圖2，減速機(jī)G4為被稱作偏心擺動(dòng)型的減速機(jī)。減速機(jī)G4的輸入軸17與內(nèi)齒輪22的軸心(=第3臂13、第4臂14的軸心CL3、CL4)同軸配置。在輸入軸17上一體形成有3個(gè)偏心體26。在偏心體26的外周經(jīng)由滾子28分別安裝有3個(gè)外齒輪20。3個(gè)外齒輪20的偏心相位差為120度。各外齒輪20與內(nèi)齒輪22內(nèi)嚙合。內(nèi)齒輪22與外殼24 —體化。外齒輪20的齒數(shù)比內(nèi)齒輪22的齒數(shù)僅少一些(設(shè)為極少的齒數(shù)差)。該例子中齒數(shù)差設(shè)定為I。
[0038]減速機(jī)G4的外殼24通過連接罩23及螺栓25與第4臂14連結(jié)。該實(shí)施方式中，內(nèi)齒輪22包括與該外殼24 —體化的內(nèi)齒輪主體22A、及旋轉(zhuǎn)自如地組裝于該內(nèi)齒輪主體22A且構(gòu)成內(nèi)齒輪22的內(nèi)齒的圓柱狀的外銷22B。該實(shí)施方式中，將內(nèi)齒(外銷22B)的節(jié)圓直徑(P⑶)dl、更具體而言為連結(jié)各外銷22B的中心(軸心)的圓的直徑dl稱作內(nèi)齒輪22的內(nèi)徑。
[0039]銷狀部件32及作為滑動(dòng)促進(jìn)部件的內(nèi)輥33貫穿各外齒輪20。I對第I輪架34、第2輪架36在外齒輪20的軸向兩側(cè)通過軸承38、40旋轉(zhuǎn)自如地支承于外殼24。銷狀部件32與第I輪架34 —體化，第I輪架34、第2輪架36通過該銷狀部件32及螺栓42連結(jié)。在第I輪架34上通過螺栓44 (參考圖1)連結(jié)有第5臂15。
[0040]對該減速機(jī)G4的動(dòng)力傳遞系統(tǒng)的作用進(jìn)行簡單說明。
[0041]若輸入軸17進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，則與該輸入軸17 —體化的3個(gè)偏心體26也進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，3個(gè)外齒輪20經(jīng)由滾子28進(jìn)行擺動(dòng)。其結(jié)果，發(fā)生外齒輪20相對于內(nèi)齒輪22的嚙合位置依次偏移的現(xiàn)象。外齒輪20的齒數(shù)比內(nèi)齒輪22的齒數(shù)僅少I個(gè)，因此輸入軸17每旋轉(zhuǎn)I次，外齒輪20相對于內(nèi)齒輪22周向相位僅偏移I齒量，相對于該內(nèi)齒輪22進(jìn)行相對旋轉(zhuǎn)(自轉(zhuǎn))。該自轉(zhuǎn)成分經(jīng)由銷狀部件32及內(nèi)輥33傳遞到第I輪架34、第2輪架36，通過螺栓44與該第I輪架34連結(jié)的第5臂15相對于外殼24 (第4臂14)進(jìn)行相對旋轉(zhuǎn)。
[0042]由此，偏心擺動(dòng)型減速機(jī)G4為在輸入軸17每旋轉(zhuǎn)I次時(shí)外齒輪20進(jìn)行擺動(dòng)的同時(shí)傳遞動(dòng)力的結(jié)構(gòu)，因此與通常的I對齒輪進(jìn)行嚙合的結(jié)構(gòu)相比容易產(chǎn)生熱量。尤其，在偏心體26與外齒輪20之間的滾子28附近和該外齒輪20與銷狀部件32及內(nèi)輥33的滑動(dòng)部分等容易產(chǎn)生熱量，該熱量有例如在內(nèi)齒輪22與外齒輪20嚙合時(shí)齒隙越少越容易產(chǎn)生的趨勢。若減速機(jī)G4的熱量的上升變得過大，則不易形成齒面、滑動(dòng)面、滾動(dòng)面的油膜，耐久性明顯下降。
[0043]圖4及圖5中示出
【發(fā)明者】們對于空轉(zhuǎn)與無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的關(guān)系進(jìn)行試驗(yàn)的結(jié)果。圖4中示出與內(nèi)齒輪22的內(nèi)徑dl為95mm以上且250mm以下的減速機(jī)相關(guān)的試驗(yàn)結(jié)果，圖5中示出與內(nèi)齒輪22的內(nèi)徑dl為50mm以上且小于95mm的減速機(jī)相關(guān)的試驗(yàn)結(jié)果。圖4及圖5中，橫軸為空轉(zhuǎn)，縱軸為無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。
[0044]首先，對空轉(zhuǎn)及無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行說明。對固定高速軸(輸入軸17)且在低速軸(第I輪架34)側(cè)緩慢施加負(fù)荷直到額定轉(zhuǎn)矩并卸載為止的負(fù)荷與低速軸的位移(扭轉(zhuǎn)角)進(jìn)行測定，示出其關(guān)系而可得到圖6所示的剛性磁滯曲線。并且，將額定轉(zhuǎn)矩的±3%點(diǎn)處的扭轉(zhuǎn)角的情況稱作空轉(zhuǎn)。
[0045]另一方面，無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩是指為了使減速機(jī)G4以無負(fù)荷的狀態(tài)旋轉(zhuǎn)所需要的輸入軸側(cè)的轉(zhuǎn)矩。具體而言，固定外殼24，第I輪架34在游離狀態(tài)下由馬達(dá)等使輸入軸17旋轉(zhuǎn)，測定此時(shí)的輸入軸17的轉(zhuǎn)矩，從而得到無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩為通過減速機(jī)G4內(nèi)的摩擦產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，因此能夠作為與減速機(jī)G4的“發(fā)熱量”相當(dāng)?shù)母拍顏碚莆铡?br>
[0046]在進(jìn)行具體的試驗(yàn)時(shí)，準(zhǔn)備多個(gè)減速機(jī)，組裝于各減速機(jī)的外齒輪20設(shè)為齒面的外徑各存在數(shù)μ m的差異。并且，對于各減速機(jī)測定空轉(zhuǎn)及無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，標(biāo)繪的圖為圖4及圖5。另外,本試驗(yàn)中，使用減速比為41的減速機(jī)。并且,也可不是使用多個(gè)減速機(jī),而是準(zhǔn)備I個(gè)減速機(jī)和齒面的外徑不同的多個(gè)外齒輪20，依次更換外齒輪而進(jìn)行試驗(yàn)。
[0047]如圖4所示，內(nèi)齒輪22的內(nèi)徑dl為95mm以上且250mm以下的減速機(jī)時(shí)，可發(fā)現(xiàn)在空轉(zhuǎn)為Iarcmin以下的區(qū)域內(nèi)，隨著空轉(zhuǎn)縮短而無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩變大這種相關(guān)關(guān)系。另一方面，在空轉(zhuǎn)大于Iarcmin的區(qū)域內(nèi)，與空轉(zhuǎn)的長短無關(guān),無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩落入大致恒定的幅度內(nèi)。即，空轉(zhuǎn)的長短與無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩之間沒有相關(guān)性。從以上的內(nèi)容來看，在空轉(zhuǎn)為Iarcmin以下的區(qū)域內(nèi)，隨著空轉(zhuǎn)縮短而發(fā)熱量增大,但在空轉(zhuǎn)大于Iarcmin的區(qū)域內(nèi)，與空轉(zhuǎn)的長短無關(guān)而發(fā)熱量幾乎恒定。并且，可知在空轉(zhuǎn)為1.2arcmin以上的區(qū)域內(nèi)，無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩落入的幅度變得更窄，偏差也減小。
[0048]如圖5所示，內(nèi)齒輪22的內(nèi)徑dl為50mm以上且小于95mm的減速機(jī)時(shí)，可發(fā)現(xiàn)在空轉(zhuǎn)為1.5arCmin以下的區(qū)域內(nèi)，隨著空轉(zhuǎn)縮短而無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩變大這種相關(guān)關(guān)系。另一方面，在空轉(zhuǎn)大于1.5arcmin的區(qū)域內(nèi)，與空轉(zhuǎn)的長短無關(guān)，無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩落入大致恒定的幅度內(nèi)。即，空轉(zhuǎn)的長短與無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩之間沒有相關(guān)性。從以上的內(nèi)容來看，在空轉(zhuǎn)為1.5arcmin以下的區(qū)域內(nèi)，隨著空轉(zhuǎn)縮短而發(fā)熱量增大，但在空轉(zhuǎn)大于1.5arcmin的區(qū)域內(nèi)，與空轉(zhuǎn)的長短無關(guān)而發(fā)熱量幾乎恒定。并且，可知在空轉(zhuǎn)為1.7arCmin以上的區(qū)域內(nèi)，無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩落入的幅度變得更窄，偏差減小。
[0049]通常，使用于手腕3軸的減速機(jī)中，內(nèi)齒輪22的內(nèi)徑被設(shè)為50mm?250mm左右，與使用于基本3軸的減速機(jī)相比內(nèi)齒輪的內(nèi)徑較小。因此，封入到減速機(jī)內(nèi)的潤滑劑的量也較少，散熱表面積也較少，因此溫度容易上升。然而，以往的機(jī)器人中，輸出軸的轉(zhuǎn)速即使快也為30?40rpm左右而并不會(huì)太快，各減速機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率也較低達(dá)不到1596ED。因此，發(fā)熱不會(huì)成為太大的問題，重視控制性而較短地(larcmin以下)設(shè)定空轉(zhuǎn)為常識(shí)。
[0050]但是，近年來，要求工業(yè)用機(jī)器人的作業(yè)速度(輸出軸的轉(zhuǎn)速)的高速化、及運(yùn)轉(zhuǎn)率的提高。具體而言，要求輸出軸的轉(zhuǎn)速為50rpm以上。在大多情況下,要求60?120rpm左右，但有要求直到200rpm左右。并且，對于運(yùn)轉(zhuǎn)率，要求達(dá)到209ffiD以上，最大到609ffiD左右。
【發(fā)明者】們應(yīng)對以上要求時(shí)，想到減速機(jī)的發(fā)熱會(huì)成為較大的問題，著眼于空轉(zhuǎn)與無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的關(guān)系而得到圖4及圖5所示的試驗(yàn)結(jié)果。
[0051]并且，即使輸出軸的轉(zhuǎn)速較快(50rpm以上)，運(yùn)轉(zhuǎn)率較高(2096ED以上)時(shí)，可發(fā)現(xiàn)在內(nèi)齒輪22的內(nèi)徑dl為95mm以上且250mm以下的減速機(jī)中能夠通過將空轉(zhuǎn)設(shè)為大于larcmin，更優(yōu)選設(shè)為1.2arcmin以上來抑制發(fā)熱。并且，根據(jù)
【發(fā)明者】們的驗(yàn)證，若將空轉(zhuǎn)設(shè)為3arcmin以下,貝U定位精確度也不會(huì)產(chǎn)生較大的不良情況。
[0052]并且，即使輸出軸的轉(zhuǎn)速較快(50rpm以上)，運(yùn)轉(zhuǎn)率較高(2096ED以上)時(shí)，也可發(fā)現(xiàn)在內(nèi)齒輪22的內(nèi)徑dl為小于95mm的減速機(jī)中能夠通過將空轉(zhuǎn)設(shè)為大于1.5arcmin，更優(yōu)選設(shè)為1.7arcmin以上來抑制發(fā)熱。此時(shí)也同樣，若將空轉(zhuǎn)設(shè)為3arcmin以下,貝U定位精確度也不會(huì)產(chǎn)生較大不良情況。
[0053]如上，本發(fā)明中，通過將以往盡量較小地(larcmin以下)設(shè)定作為常識(shí)的空轉(zhuǎn)敢于設(shè)定成較大(大于larcmin)(即通過與以往逆向設(shè)計(jì))，輸出軸的轉(zhuǎn)速加快，運(yùn)轉(zhuǎn)率變高，而且還確保所需的定位精確度的同時(shí)抑制了發(fā)熱。
[0054]上述實(shí)施方式中，示出了貫穿外齒輪的軸心位置的偏心體軸上具備用于使外齒輪擺動(dòng)的偏心體的類型的偏心擺動(dòng)型減速機(jī)，但作為偏心擺動(dòng)型減速機(jī)，還已知有在從外齒輪的軸心位置偏移的位置上設(shè)置多個(gè)的偏心體軸上具備偏心體的類型的減速機(jī)，確認(rèn)到具有相同的定性的趨勢。由此，本發(fā)明也能夠適用于該類型的偏心擺動(dòng)型減速機(jī)中，得到相應(yīng)的效果。
[0055]并且，本實(shí)施方式中，舉出使用于工業(yè)用機(jī)器人的手腕軸的關(guān)節(jié)的減速機(jī)的例子進(jìn)行了說明。使用于手腕軸的關(guān)節(jié)的減速機(jī)對將空轉(zhuǎn)設(shè)為較長時(shí)的定位精確度的影響比使用于基本3軸的關(guān)節(jié)的減速機(jī)小，因此尤其適用于本發(fā)明，但本發(fā)明也能夠適用于在基本3軸的關(guān)節(jié)中使用的減速機(jī)。
【權(quán)利要求】
1.一種機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)用偏心擺動(dòng)型減速機(jī)，其驅(qū)動(dòng)機(jī)器人關(guān)節(jié)且具備內(nèi)齒輪、及與該內(nèi)齒輪具有極少的齒數(shù)差且擺動(dòng)的同時(shí)與該內(nèi)齒輪內(nèi)嚙合的外齒輪，所述機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)用偏心擺動(dòng)型減速機(jī)的特征在于， 該減速機(jī)中，輸出軸的轉(zhuǎn)速為50rpm以上， 運(yùn)轉(zhuǎn)率為2096ED以上， 空轉(zhuǎn)落入在大于Iarcmin且3arcmin以下的范圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)用偏心擺動(dòng)型減速機(jī)，其特征在于， 所述減速機(jī)使用于機(jī)器人的手腕關(guān)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)用偏心擺動(dòng)型減速機(jī)，其特征在于， 所述輸出軸的轉(zhuǎn)速為200rpm以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中的任一項(xiàng)所述的機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)用偏心擺動(dòng)型減速機(jī)，其特征在于， 所述內(nèi)齒輪的內(nèi)齒的節(jié)圓直徑為95mm以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?3中的任一項(xiàng)所述的機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)用偏心擺動(dòng)型減速機(jī)，其特征在于， 所述內(nèi)齒輪的內(nèi)齒的節(jié)圓直徑小于95_，并且 空轉(zhuǎn)大于1.5arcmin且3arcmin以下。
【文檔編號(hào)】F16H57/04GK104006145SQ201310554391
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月25日
【發(fā)明者】西部慎一, 光藤榮, 西谷祐一, 石川哲三 申請人:住友重機(jī)械工業(yè)株式會(huì)社